基于MPEG-DASH的流媒体视频传输系统设计与实现

摘要

随着互联网的发展以及众多类型智能终端设备的接入，互联网流媒体视频服务的需求正在不断增加。传统的流媒体视频传输技术由于协议的限制很难解决视频在传输过程中遇到的防火墙以及NAT穿越等问题。基于HTTP的自适应流媒体传输技术的出现能够有效解决上述问题，因此它也成为研究的热点。
　　MPEG-DASH传输协议是MPEG组织推出的一个跨平台的标准流媒体视频传输协议，正逐渐被普及和接受，具有较大的研究价值和发展潜力。本文对MPEG-DASH协议进行了详细分析，研究了适合在客户端使用的相关码率切换算法，并基于此算法实现了一个流媒体传输视频传输系统。
　　基于带宽估计的码率切换算法具有带宽利用率高的优点，但是同时也存在容易受网络波动影响，造成计算出的目标码率出现瞬时峰值而造成带宽浪费的问题。针对于此，本文设计了一种基于人眼对比敏感度特征的码率选择算法。在客户端利用人眼对比敏感度模型计算当前观看条件下人眼截止空间频率，选择服务器中和截止空间频率差的绝对值最小视频分片对应的码率作为目标码率。该算法和基于带宽估计选择目标码率的方法进行对比实验，测试了二者在不同视角内计算的目标码率，得到两者的码率计算结果阶梯图。实验结果表明，在视角为5度到15度情况下，本方法较带宽估计方法在确保视频效果前提下能够有效节约带宽。
　　按照MPEG-DASH框架对上述方法进行实现。详细叙述了框架的各个组成部分的实现过程和采取的技术，对一些重要的参数的选择进行了实验并分析，最后在实际环境中对系统进行了测试。结果表明，本文设计并实现的视频传输系统能够带来良好的用户体验，且有一定的应用价值。

目录

声明

论文说明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的工作

1．4 论文章节安排

第2章 流媒体传输协议简介

2．1 渐进下载

2．2 实时流媒体传输

2．3 DASH协议传输

2．4 三种流媒体技术对比

2．5 MPEG-DASH流媒体传输协议

本章小结

第3章 基于对比敏感度的码率切换算法

3．1 码率切换算法研究

3．2 对比度敏感的码率切换算法

3．2．1 基视觉空间频率和CSF

3．2．2 算法的计算过程

3．3 基于对比敏感度算法实验

3．3．1 DASH实验系统和相关参数

3．3．2 实验结果

3．4 算法结合

本章小结

第4章 视频传输系统系统设计与实现

4．1 设计目标

4．2 系统结构设计

4．3 服务器端设计与实现

4．3．1 视频服务器选择

4．3．2 视频分片生成

4．3．3 视频信息数据表设计

4．3．4 Redis视频缓存

4．4 视频上传工具设计与实现

4．4．1 工具的功能与结构

4．4．2 工具的模块划分

4．4．3 工具的实现

4．5 DASH客户端设计与实现

4．5．1 DASH客户端模块划分

4．5．2 DASH客户端实现

本章小结

第5章 系统测试

5．1 系统结构

5．2 服务器性能测试

5．2．1 Redis缓存性能测试

5．2．2 并发性能测试

5．3 视频上传工具功能测试

5．3．1 软件登录

5．3．2 视频上传

5．4 客户端功能测试

5．4．1 码率决策结果测试

5．4．2 客户端UI界面

本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果